KR102133974B1 - 식재료 건조 시스템 - Google Patents

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KR102133974B1
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위성택
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김문기
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(주)대성마리프
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Abstract

본 발명에 따른 식재료 건조 시스템은, 식재료에 제습된 공기를 공급하는 건조 시스템으로써, 다수의 건조대가 지면에 수직인 방향으로 이격될 수 있도록 내부 공간이 형성된 상자 형태의 구조물인 캐비닛; 기체 상태의 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기; 상기 압축기로 토출된 고온고압의 냉매와 외부 공기간 열교환에 의해 냉매를 액체 상태로 응축시키는 응축기; 상기 응축기를 통과하는 공기의 유량을 조절하는 제1송풍팬; 및 상기 응축기로부터 토출된 냉매와 실내 공기가 열교환되어 제습된 건조 공기를 생성하는 다기능 건조 공기 생성 유닛을 포함하며, 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛은, 상기 응축기에서 액화된 고온 냉매에 의해 냉각된 공기를 가열하는 기능을 수행하는 재열부; 상기 재열부를 통과한 냉매가 일시적으로 저장되는 수액기; 상기 수액기에서 토출된 액체 상태의 냉매가 단열팽창되는 냉매 팽창 유닛; 상기 냉매 팽창 유닛에서 단열팽창된 저온의 냉매와 실내 공기간 열교환에 의해 식재료에 공급되는 공기의 온도를 낮춤으로써 제습작용을 수행하는 냉각 제습부; 및 상기 냉각 제습부와 상기 재열부를 순차적으로 통과한 건조 공기를 상기 캐비닛으로 송풍하는 제2송풍팬;을 포함하며, 상기 냉매 팽창 유닛을 통과한 냉매가 상기 냉각 제습부를 통과하면서 실내 공기와 열교환되어 과열도가 상승한 후 상기 압축기로 회수되며, 상기 재열부를 구성하는 고온 냉매관과, 상기 냉각 제습부를 구성하는 저온 냉매관은 브리지 열교환핀에 의해 서로 연결됨으로써 상기 고온 냉매관과 상기 저온 냉매관 간 전도에 의한 열전달이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

식재료 건조 시스템{Food material drying system}
본 발명은 건조 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 효율성이 우수한 식재료 건조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 식재료의 건조는 장기간 보관이나 건조한 형태를 이용하는 음식물의 재료로 사용하기 위한 목적으로 수행된다.
종래의 식재료 건조는 공기와 햇빛에 노출된 개방 용기에서 이루어졌다. 근래에는 식재료 건조를 위한 전문적인 건조기가 개발되어 사용되고 있다. 식재료 건조기는 식재료에 습도가 낮은 공기를 지속적으로 공급함으로써 빠른 시간 내에 식재료로부터 수분이 배출될 수 있도록 함으로써 식재료를 건조시킨다. 이와 같은 식재료 건조기는 식재료가 배치된 건조대가 구비되고, 그 건조대에 식재료가 놓여진 상태에서 낮은 습도의 냉풍 또는 온풍이 송풍팬에 의해 가해진다. 일반적으로 송풍팬은 건조기의 공기 흐름상 출구 측에 설치되는 것이 일반적이다.
이와 같은 식재료 건조기의 일 예가 대한민국 공개특허 제2017-0059752호에 개시되어 있다.
그런데, 종래의 식재료 건조기를 구성하는 건조 시스템은 구조가 복잡하고 제조비용이 비싸서 비용대비 효율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 식재료 건조를 위한 건조 시스템의 구조를 개선함으로써 구조가 간단하고 제조비용이 저렴하여 건조 효율이 향상된 식재료 건조 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 식재료 건조 시스템은, 식재료에 제습된 공기를 공급하는 건조 시스템으로써,
다수의 건조대가 지면에 수직인 방향으로 이격될 수 있도록 내부 공간이 형성된 상자 형태의 구조물인 캐비닛;
기체 상태의 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기;
상기 압축기로 토출된 고온고압의 냉매와 외부 공기간 열교환에 의해 냉매를 액체 상태로 응축시키는 응축기;
상기 응축기를 통과하는 공기의 유량을 조절하는 제1송풍팬; 및
상기 응축기로부터 토출된 냉매와 실내 공기가 열교환되어 제습된 건조 공기를 생성하는 다기능 건조 공기 생성 유닛을 포함하며,
상기 다기능 건조 공기 생성 유닛은,
상기 응축기에서 액화된 고온 냉매에 의해 냉각된 공기를 가열하는 기능을 수행하는 재열부;
상기 재열부를 통과한 냉매가 일시적으로 저장되는 수액기;
상기 수액기에서 토출된 액체 상태의 냉매가 단열팽창되는 냉매 팽창 유닛;
상기 냉매 팽창 유닛에서 단열팽창된 저온의 냉매와 실내 공기간 열교환에 의해 식재료에 공급되는 공기의 온도를 낮춤으로써 제습작용을 수행하는 냉각 제습부; 및
상기 냉각 제습부와 상기 재열부를 순차적으로 통과한 건조 공기를 상기 캐비닛으로 송풍하는 제2송풍팬;을 포함하며,
상기 냉매 팽창 유닛을 통과한 냉매가 상기 냉각 제습부를 통과하면서 실내 공기와 열교환되어 과열도가 상승한 후 상기 압축기로 회수되며,
상기 재열부를 구성하는 고온 냉매관과, 상기 냉각 제습부를 구성하는 저온 냉매관은 브리지 열교환핀에 의해 서로 연결됨으로써 상기 고온 냉매관과 상기 저온 냉매관 간 전도에 의한 열전달이 이루어지도록 구성된 점에 특징이 있다.
상기 브리지 열교환핀들 사이에 배치되며 상기 고온 냉매관과 상기 저온 냉매관이 서로 연결되지 않도록 상기 저온 냉매관에 구비된 제1독립 열교환핀과 상기 고온 냉매관에 구비된 제2독립 열교환핀을 포함하며, 상기 브리지 열교환핀과 상기 제1독립 열교환핀 또는 상기 제2독립 열교환핀이 교대로 배열된 것이 바람직하다.
상기 제1송풍팬의 회전 속도는 핀온도 제어기에 의해 조절되며,
상기 핀온도 제어기는 상기 고온 냉매관의 표면 부근 온도를 측정하는 제1온도 센서 및 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛의 공기 유입구측 공기의 온도를 측정하는 제2온도 센서에 측정된 값을 기초로 상기 제1송풍팬의 회전 속도를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 다기능 건조 공기 생성 유닛을 통과하여 식재료에 공급되는 공기를 고온으로 재가열하는 온풍용 가열 히터가 설치된 것이 바람직하다.
상기 냉매 팽창 유닛은 모세관 또는 팽창밸브 중 어느 하나가 채용된 것이 바람직하다.
상기 다기능 건조 공기 생성 유닛을 구성하는 프레임의 천장에 설치된 급기 댐퍼; 및
상기 캐비닛의 측벽에 구비된 배기 댐퍼를 포함하며,
상기 급기 댐퍼와 상기 배기 댐퍼는 동일한 정도로 서로 연동하여 개폐가 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 식재료 건조 시스템은 다기능 건조 공기 생성 유닛의 냉각 제습부에서 저온의 냉매가 공기와 열교환하여 제습 공기가 생성되며, 제습된 공기는 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛의 재열부에서 고온 냉매에 의해 가열됨으로써 10℃ 내지 12℃ 정도의 건조용 냉풍 건조용 공기를 형성하도록 구성되며, 상기 냉각 제습부를 구성하는 저온 냉매관과 상기 재열부를 구성하는 고온 냉매관이 열교환핀으로 연결되므로 고온 냉매관을 흐르는 고온 냉매와 저온 냉매관을 흐르는 저온 냉매가 상기 열교환핀에 의해 열전달이 이루어지므로 건조용 공기가 효율적으로 생성될 뿐 아니라, 열교환핀에 의해 재열부와 냉각 제습부간 열전달이 이루어지므로 냉각 제습부의 착상을 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 제1온도 센서에 의해 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛으로 공급되는 냉매의 온도가 측정되고, 제2온도 센서에 의해 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛으로 공급되는 공기의 온도가 측정되므로 제1온도 센서와 제2온도 센서에 의해 측정된 값을 기초로 핀온도 제어기가 제1송풍팬의 회전 속도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 냉매의 냉동 사이클의 효율이 높아져 식재료 건조용 공기를 매우 효율적으로 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 사방밸브, 삼방밸브, 보조 응축기와 같이 원가가 상승되는 구성요소들을 포함하지 않으므로 건조기의 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건조 시스템이 채용된 식재료 건조 시스템의 구성 도면이다.
도 2는 도 1에 채용된 식재료 건조 시스템의 캐비닛과 다기능 건조 공기 생성 유닛이 분리된 상태의 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 식재료 건조 시스템의 측면 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 다기능 건조 공기 생성 유닛을 포함한 냉각 사이클 구성도이다.
도 5는 도 2에 도시된 다기능 건조 공기 생성 유닛을 구성하는 냉각 제습부와 재열부의 세부 구조를 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 "A" 부위의 확대도이다.
도 7은 도 4에 도시된 구성도에서 냉매와 공기의 흐름을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 건조 시스템이 채용된 식재료 건조 시스템의 구성 도면이다. 도 2는 도 1에 채용된 식재료 건조 시스템의 캐비닛과 다기능 건조 공기 생성 유닛이 분리된 상태의 개념도이다. 도 3은 도 1에 도시된 식재료 건조 시스템의 측면 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 다기능 건조 공기 생성 유닛을 포함한 냉각 사이클 구성도이다. 도 5는 도 2에 도시된 다기능 건조 공기 생성 유닛을 구성하는 냉각 제습부와 재열부의 세부 구조를 보여주는 평면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 "A" 부위의 확대도이다. 도 7은 도 4에 도시된 구성도에서 냉매와 공기의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 1 및 도 2에서 캐비닛 내부에 도시된 화살표는 건조 공기의 흐름을 표시한다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 식재료 건조 시스템(10)은 식재료에 제습된 공기를 공급하는 건조 시스템이다. 상기 식재료는 예컨대, 농산물, 축산물, 수산물, 임산물 등 사람이 섭취할 수 있는 음식재료가 모두 포함될 수 있다.
상기 식재료 건조 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 피건조물인 놓이는 건조대(15)이 설치되는 캐비닛(12)과, 상기 캐비닛(12)에 결합되는 냉동 사이클 구성요소를 포함한다. 상기 캐비닛(12)에는 냉동 사이클 구성요소에 의해 제습 및 건조된 공기가 지속적으로 순환 공급된다.
상기 식재료 건조 시스템(10)은 건조용 공기의 순환 과정에서 필요에 따라 일부의 공기를 외부로 배출하고 외부로부터 일부의 공기를 공급 받을 수 있다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 식재료 건조 시스템(10)은 캐비닛(12)과, 압축기(20)와, 응축기(30)와, 제1송풍팬(32)과, 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)과, 제1온도 센서(36)와, 제2온도 센서(65)와, 핀온도 제어기(34)와, 온풍용 가열 히터(90)를 포함한다.
상기 캐비닛(12)은 다수의 건조대(15)가 지면에 수직인 방향으로 이격될 수 있도록 내부 공간이 형성된 상자 형태의 구조물이다. 상기 캐비닛(12)에는 후술하는 제2송풍팬(60)으로부터 건조 공기를 공급 받는 유입구와, 상기 건조대(15)를 순환한 후 후술하는 냉각 제습부(42)로 공기를 배출하는 유출구가 구비된다. 상기 캐비닛(12)의 측벽에는 도 3에 도시된 바와 같이 배기 댐퍼(97)가 구비될 수 있다. 상기 배기 댐퍼(97)는 상기 건조대(15)로부터 상기 냉각 제습부(42)로 순환되는 수분이 다량 함유된 공기의 일부를 외부로 배출시켜 건조 효율을 높이기 위해 설치된다. 즉, 상기 배기 댐퍼(97)는 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)에서 제습할 수 있는 부하를 감소시키기 위해 건조 사이클 초기에 다량이 수분이 포함된 공기의 일부를 외부로 배출하는 기능을 수행한다. 상기 배기 댐퍼(97)는 전기에 의해 작동하는 왕복 직선 운동을 하는 액추에이터에 의해 개폐될 수 있다. 상기 배기 댐퍼(97)와 후술하는 급기 댐퍼(95)는 동일한 정도로 서로 연동하여 개폐가 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 배기 댐퍼(97) 상기 캐비닛(12) 내부를 유동하는 공기 중 압력이 가장 높아지는 부분에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 압축기(20)는 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 압축하여 토출하는 장치다. 상기 압축기(20)는 공지된 압축기를 채용하여 구성할 수 있다.
상기 응축기(30)는 냉매 유로에 의해 상기 압축기(20)와 연결된다. 상기 응축기(30)는 상기 압축기(20)에서 토출된 고온 고압의 냉매와 외부 공기가 열교환되는 일종의 열교환기다. 상기 응축기(30)를 통과하는 냉매는 외부 공기와 열교환에 의해 온도가 상대적으로 낮아져 액체 상태로 상변화된다.
상기 제1송풍팬(32)은 상기 응축기(30)를 통과하는 공기의 유량을 조절하는 장치다. 상기 제1송풍팬(32)은 축류팬 또는 시로코팬이 채용될 수 있다. 상기 제1송풍팬(32)의 회전속도가 변경됨으로써 상기 응축기(30)를 통과한 냉매의 온도가 가변될 수 있다.
상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)은 하나의 프레임 내부에 냉각 제습부(42)와, 재열부(45)와, 제2송풍팬(60)과, 수액기(70)와, 냉매 팽창 유닛(80)을 포함한 장치다. 상기 캐비닛(12)에 공급되는 실내 공기의 흐름 상 상류에 상기 냉각 제습부(42)가 배치되며 하류에 상기 재열부(45)가 배치된다. 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)을 구성하는 프레임에는 필요에 따라 소정의 외부 공기를 공급을 수 있도록 급기 댐퍼(95)가 설치될 수 있다. 상기 급기 댐퍼(95)는 상기 건조대(15)가 설치된 공간으로부터 상기 냉각 제습부(42)로 순환되는 공기의 압력이 가장 낮은 위치인 상기 냉각 제습부(42)가 설치된 부분의 프레임 천장에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 급기 댐퍼(95)는 전기에 의해 작동하는 왕복 직선 운동을 하는 액추에이터에 의해 개폐될 수 있다. 상기 급기 댐퍼(95)는 상기 배기 댐퍼(97)와 연동하여 개폐되는 것이 바람직하다.
상기 냉각 제습부(42)는 일종의 열교환기다. 상기 냉각 제습부(42)는 후술하는 냉매 팽창 유닛(80)에서 단열팽창된 저온의 냉매가 공기와 열교환함으로써 과열도가 증가한 후 상기 압축기(20)로 유입되도록 하는 역할을 한다. 상기 냉각 제습부(42)에서 열교환에 의해 공기가 낮아진 공기는 노점 이하의 온도가 되어 일정 부분의 수증기가 액화됨으로써 제습 작용을 수행한다. 상기 냉각 제습부(42)를 통과한 공기는 2℃ 내지 3℃ 정도가 바람직하다. 상기 냉각 제습부(42)는 저온 냉매관(43)과, 제1독립 열교환핀(44)과, 브리지 열교환핀(50)을 포함한다.
상기 저온 냉매관(43)은 후술하는 냉매 팽창 유닛(80)에서 단열팽창된 냉매가 유입되어 통과하는 냉매관이다.
사이 제1독립 열교환핀(44)은 상기 저온 냉매관(43)의 표면에 연결된 판상의 열교환핀이다. 상기 제1독립 열교환핀(44)은 상기 저온 냉매관(43)을 통과하는 냉매와 공기와 열교환을 면적을 넓혀 열교환 효율을 높이는 부재이다. 상기 제1독립 열교환핀(44)은 후술하는 고온 냉매관(46)과는 물리적으로 연결되지 않도록 형성된다.
상기 브리지 열교환핀(50)은 상기 저온 냉매관(43)의 표면에 연결된 판상의 열교환핀이다. 상기 브리지 열교환핀(50)은 상기 저온 냉매관(43)을 통과하는 냉매와 공기 간 열교환 면적을 넓혀 열교환 효율을 높인다는 점에서 1차적으로 상기 제1독립 열교환핀(44)과 동일한 작용을 수행한다. 이에 부가하여 상기 브리지 열교환핀(50)은 후술하는 고온 냉매관(46)에 물리적으로 연결된다. 따라서, 상기 브리지 열교환핀(50)은 고온 냉매관(46)을 통과하는 냉매와 공기간 열교환도 동시에 수행한다. 또한, 상기 브리지 열교환핀(50)은 상기 고온 냉매관(46)과 상기 저온 냉매관(43)을 물리적으로 연결하므로 고온 냉매관과 저온 냉매관 간 전도에 의한 열전달이 이루어지도록 하는 역할을 수행한다.
상기 제1독립 열교환핀(44)은 상기 브리지 열교환핀(50)들 사이에 배치된다. 상기 제1독립 열교환핀(44)은 상기 저온 냉매관(43)과 상기 고온 냉매관(46)이 서로 연결되지 않도록 배치된다. 상기 제1독립 열교환핀(44)은 상기 브리지 열교환핀(50)과 교대로 배열된 것이 바람직하다.
상기 재열부(45)는 고온 냉매관(46)과, 제2독립 열교환핀(47)과, 브리지 열교환핀(50)을 포함한다.
상기 고온 냉매관(46)은 상기 응축기(30)에서 토출된 고온의 액상 냉매가 통과하는 냉매관이다.
상기 제2독립 열교환핀(47)은 상기 고온 냉매관(46)의 표면에 연결된 판상의 열교환핀이다. 상기 제2독립 열교환핀(47)은 상기 고온 냉매관(46)을 통과하는 냉매와 공기와 열교환을 면적을 넓혀 열교환 효율을 높이는 부재이다. 상기 제2독립 열교환핀(47)은 상기 저온 냉매관(43)과는 물리적으로 연결되지 않도록 형성된다.
상기 브리지 열교환핀(50)은 상기 냉각 제습부(42)에서 설명한 것과 동일한 부재이다. 즉, 상기 브리지 열교환핀(50)의 일단부는 상기 저온 냉매관(43)에 결합되고, 상기 브리지 열교환핀(50)의 타단부는 상기 고온 냉매관(46)에 결합한다.
상기 제2독립 열교환핀(47)은 상기 브리지 열교환핀(50)들 사이에 배치된다. 상기 제2독립 열교환핀(47)은 상기 고온 냉매관(46)과 상기 저온 냉매관(43)이 서로 연결되지 않도록 배치된다. 상기 제2독립 열교환핀(47)은 상기 브리지 열교환핀(50)과 교대로 배열된 것이 바람직하다. 상기 재열부(45)를 통과한 공기의 온도는 10℃ 내지 12℃ 정도가 된다. 상기 재열부(45)를 통과한 공기는 식재료 건조를 위한 냉풍을 형성한다.
이와 같이 상기 냉각 제습부(42)와 상기 재열부(45)는 서로 인접하게 배치되며, 상기 브리지 열교환핀(50)은 상기 냉각 제습부(42)와 상기 재열부(45)를 물리적으로 연결하도록 구성된다.
상기 제2송풍팬(60)은 상기 재열부(45)를 통과하는 공기를 상기 캐비닛(12) 내부로 송풍하는 장치다. 상기 제2송풍팬(60)은 공기를 상기 냉각 제습부(42)로부터 상기 재열부(45)를 향하여 흐르도록 강제하는 송풍팬이다. 상기 제1송풍팬(32)은 축류팬이나 시로코팬이 채용될 수 있다.
상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)을 구성하는 상기 냉각 제습부와 상기 재열부는 복수 구비될 수 있다.
상기 수액기(70)는 드라이어필터와 액면계가 포함된 다기능 제품이 채용될 수 있다. 상기 수액기(70)는 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)을 통과한 냉매가 일시적으로 저장되는 장치다. 더 구체적으로 상기 수액기(70)는 상기 냉각 제습부(42)를 통과하여 액상과 기체가 혼합된 상태의 냉매가 일시적으로 저장된다. 상기 수액기(70)에서는 액상의 냉매만이 배출되도록 구성된다.
상기 냉매 팽창 유닛(80)은 상기 수액기(70)에서 배출된 액체 상태 상태의 냉매가 단열팽창되어 습포화 증기로 상변화 하는 장치다. 상기 냉매 팽창 유닛(80)은 모세관 또는 팽창 밸브가 채용될 수 있다. 본 실시 예에서는 구조가 간단하고 비용이 저렴한 모세관을 채용하였다.
상기 냉매 팽창 유닛(80)을 통과한 냉매가 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)을 통과하면서 공기와 열교환되어 과열도가 상승한 후 상기 압축기(20)로 회수된다. 더 구체적으로 상기 냉매 팽창 유닛(80)을 통과한 냉매는 상기 저온 냉매관(43)을 통과하면서 공기와 열교환되어 과열도가 증가된 기체 상태로 상기 압축기(20)로 회수된다.
이 과정에서, 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)은, 상기 냉매 팽창 유닛(80)에서 단열팽창된 저온의 냉매와 공기간 열교환에 식재료에 공급되는 공기의 온도를 낮춤으로써 제습작용을 수행한다. 상기 재열부(45)는 상기 응축기(30)에서 액화된 고온 냉매에 의해 상기 냉각 제습부(42)에서 냉각된 공기를 가열하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 재열부(45)를 구성하는 고온 냉매관(46)과 상기 냉각 제습부(42)를 구성하는 저온 냉매관(43)은 브리지 열교환핀(50)에 의해 서로 물리적으로 연결된다. 이에 따라 상기 고온 냉매관(46)과 상기 저온 냉매관(43) 간 전도에 의한 열전달이 이루어지도록 구성된다.
상기 제1온도 센서(36)는 상기 재열부(45)를 구성하는 상기 제2독립 열교환핀(47)과 상기 브리지 열교환핀(50)에 접촉되도록 설치될 수 있다. 상기 제1온도 센서(36)는 대략적으로 상기 고온 냉매관(46)의 입구로부터 출구쪽으로 상기 고온 냉매관(46)의 길이의 중간 부위에 설치될 수 있다. 상기 제1온도 센서(36)는 상기 고온 냉매관(46)의 길이 방향 상 중간 부위에서 온도를 측정한다.
상기 제2온도 센서(65)는 상기 냉각 제습부(42)의 공기 유입구쪽 공기의 온도를 측정하는 센서이다. 상기 제2온도 센서(65)는 대략적으로 상기 냉각 제습부(42)쪽으로 유입되는 실내 공기의 온도를 측정한다.
상기 핀온도 제어기(34)는 상기 제1송풍팬(32)의 회전속도를 조절하는 장치다. 상기 핀온도 제어기(34)는 상기 제1송풍팬(32)에 입력되는 전류를 제어하여 상기 제1송풍팬(32)의 회전속도를 조절할 수 있다. 상기 핀온도 제어기(34)는 상기 제1온도 센서(36)와 상기 제2온도 센서(65)에서 측정된 값을 기초로 한다. 예컨대, 상기 제1온도 센서(36)에서 측정된 값이 미리 설정된 온도 보다 낮을 경우 상기 핀온도 제어기(34)는 상기 제1송풍팬(32)의 회전속도를 낮춘다. 한편, 상기 제1온도 센서(36)에서 측정된 값이 미리 설정된 온도 보다 높을 경우 상기 핀온도 제어기(34)는 상기 제1송풍팬(32)의 회전속도를 높인다. 즉, 상기 핀온도 제어기(34)는 상기 제1송풍팬(32)의 회전속도를 조절함으로써, 상기 응축기(30)를 통과하는 공기의 풍량을 조절하여 상기 응축기(30)를 통과한 냉매의 온도를 조절하는 역할을 수행한다. 이 과정에서 상기 핀온도 제어기(34)는 상기 제2온도 센서(65)에서 측정된 값이 미리 설정된 값보다 높은 온도에서 작동하도록 구속된다. 예컨대 상기 제2온도 센서(65)에서 측정된 실내 공기의 온도값이 3℃ 보다 낮을 경우에는 상기 핀온도 제어기(34)에는 전원이 공급되지 않는다. 따라서, 상기 제2온도 센서(65)에서 측정된 실내 공기의 온도값이 3℃ 미만인 경우 상기 제1송풍팬(32)은 작동하지 않게 된다. 즉, 상기 제2온도 센서(65)의 값이 3℃ 이상인 경우에 상기 핀온도 제어기(34)가 활성화되도록 구성된다. 이에 따라 상기 제2온도 센서(65)가 상기 냉각 제습부(42) 입구쪽에 착상이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 상기 핀온도 제어기(34)는 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)에 공급되는 냉매의 온도를 조절함으로써 식재료에 공급되는 건조 공기의 상태를 최적으로 제어할 수 있는 역할을 수행한다. 또한, 상기 브리지 열교환핀(50)이 냉각 제습부(42)를 구성하는 저온 냉매관(43)과 재열부(45)를 구성하는 고온 냉매관(46)을 물리적으로 연결하므로 고온 냉매관(46)으로부터 저온 냉매관(43)으로 전도에 의한 열전달이 이루어지므로 냉각 제습부(42)에서 착상이 억제되는 효과도 있다.
상기 온풍용 가열 히터(90)는 상기 캐비닛(12)의 상부에 설치될 수 있다. 상기 온풍용 가열 히터(90)는 상기 캐비닛(12)의 유입구 근처에 설치될 수 있다. 상기 온풍용 가열 히터(90)는 상기 제2송풍팬(60)에서 공급된 공기를 다시 가열하여 온풍을 생성하는 장치다. 상기 온풍용 가열 히터(90)는 전기 저항에 의한 발열이 일어나는 발열 장치다. 상기 온풍용 가열 히터(90)는 식재료에 온풍을 가할 수 있도록 상기 재열부(45)를 통과하는 공기를 재가열시켜 온도를 상승시키는 장치다. 상기 온풍용 가열 히터(90)에 의해 공기를 55℃ 내지 60℃로 상승시킬 수 있다. 상기 온풍용 가열 히터(90)는 복수 구비될 수 있다. 상기 온풍용 가열 히터(90)는 경우에 따라 구비되지 않을 수 있다. 상기 온풍용 가열 히터(90)가 구비되더라도 선택적으로 작동되도록 제어할 수 있는 것이 바람직하다. 상기 온풍용 가열 히터(90)를 통과한 공기는 55℃ 내지 60℃ 정도의 온풍을 생성한다.
이하에서는 냉매와 공기의 흐름을 따라 식재료 건조 시스템의 작용 효과를 t상세하게 서술하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(20)에서 고온 고압으로 압축된 냉매는 상기 응축기(30)에 유입된다. 상기 응축기(30)를 통과하면서 냉매는 외부 공기와 열교환되어 액상의 냉매로 상변화한다. 상기 응축기(30)를 통과한 냉매의 온도는 상대적으로 고온이다. 상기 응축기(30)를 통과한 냉매의 온도는 상기 핀온도 제어기(34)에 의해 상기 제1송풍팬(32)의 회전속도가 조절됨으로써 가변될 수 있다.
상기 응축기(30)에서 토출된 고온의 액상 냉매는 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)의 재열부(45)를 통과한다. 더 구체적으로 상기 응축기(30)에서 토출된 냉매는 상기 고온 냉매관(46)을 통과하면서 상기 재열부(45)를 통과하는 공기와 열교환하여 공기를 가열한다. 이에 따라 냉매는 온도가 낮아져서 저압의 액체 상태가 되며 과냉된다. 상기 재열부(45)를 통과한 냉매는 상기 수액기(70)에 일시적으로 저장된다. 상기 수액기(70)에서 냉매는 액체 상태의 냉매만을 배출한다. 상기 수액기(70)에서 배출된 냉매는 상기 냉매 팽창 유닛(80)에서 단열팽창하여 습포화 증기가 된다. 상기 냉매 팽창 유닛(80)를 통과한 냉매는 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)의 냉각 제습부(42)에 유입된다. 더 구체적으로 상기 냉매 팽창 유닛(80)를 통과한 냉매는 상기 저온 냉매관(43)을 통과한다. 이 과정에서 냉매는 실내 공기와 열교환되어 기화하면서 과열도가 증가한다. 동시에 실내 공기는 냉매와 열교환되어 온도가 낮아진다. 냉각 제습부(42)에서 온도가 낮아진 실내 공기는 노점(이슬점) 이하가 되어 일부의 수증기가 액화되어 드레인 배관을 통해 배출으로써 절대습도가 낮아진다. 이에 따라 공기의 제습작용이 일어난다. 상기 냉각 제습부(42)를 통과한 공기는 전술한 재열부(45)를 통과하면서 고온의 냉매와 열교환되어 온도가 상승한다. 이에 따라 재열부(45)를 통과한 공기는 10℃ 내지 12℃의 냉풍 건조용 공기가 된다. 상기 재열부(45)를 통과한 공기는 상기 제2송풍팬(60)을 통해 건조하고자 하는 식재료에 공급된다. 이와 같은 과정에 의해 냉풍 건조가 이루어진다. 한편, 상기 제2송풍팬(60)을 통과한 공기는 선택적으로 작동하는 온풍용 가열 히터(90)에 의해 55℃ 내지 60℃ 정도의 온풍 건조를 위한 온풍이 생성 될수 있다.
이 과정에서 상기 제1온도 센서(36)와 상기 제2온도 센서(65)에서 측정된 값을 기초로 상기 핀온도 제어기(34)가 상기 제1송풍팬(32)의 회전 속도를 조절함으로써, 상기 응축기(30)에서 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)으로 공급되는 냉매의 온도를 가변적으로 제어할 수 있으므로 최적의 건조 공기를 생성할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛(40)은 냉각 제습부(42)와 재열부(45)가 브리지 열교환핀(50)에 의해 물리적으로 연결되어 있는 구조를 형성하므로, 재열부(45)로부터 냉각 제습부(42)로 전도에 의한 열전달이 일어나 냉각 제습부(42)를 구성하는 제1독립 열교환핀(44)이나 브리지 열교환핀(50)의 말단부에 착상이 발생하는 것을 방지하는 효과를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 식재료 건조 시스템은, 다기능 건조 공기 생성 유닛의 냉각 제습부에서 저온의 냉매가 공기와 열교환하여 제습 공기가 생성되며, 제습된 공기는 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛의 재열부에서 고온 냉매에 의해 가열됨으로써 10℃ 내지 12℃ 정도의 건조용 냉풍 건조용 공기를 형성하도록 구성되며, 상기 냉각 제습부를 구성하는 저온 냉매관과 상기 재열부를 구성하는 고온 냉매관이 열교환핀으로 연결되므로 고온 냉매관을 흐르는 고온 냉매와 저온 냉매관을 흐르는 저온 냉매가 상기 열교환핀에 의해 열전달이 이루어지므로 건조용 공기가 효율적으로 생성될 뿐 아니라, 브리지 열교환핀에 의해 재열부와 냉각 제습부간 전도에 의한 열전달이 이루어지므로 냉각 제습부의 착상을 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 제1온도 센서에 의해 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛으로 공급되는 냉매의 온도가 측정되고, 제2온도 센서에 의해 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛으로 공급되는 공기의 온도가 측정되므로 제1온도 센서와 제2온도 센서에 의해 측정된 값을 기초로 핀온도 제어기가 제1송풍팬의 회전 속도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 냉매의 냉동 사이클의 효율이 높아져 식재료 건조용 공기를 매우 효율적으로 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 사방밸브, 삼방밸브, 보조 응축기와 같이 원가가 상승되는 구성요소들을 포함하지 않으므로 식재료 건조 시스템의 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
10 : 식재료 건조 시스템
12 : 캐비닛
15 : 건조대
20 : 압축기
30 : 응축기
32 : 제1송풍팬
34 : 핀온도 제어기
36 : 제1온도 센서
40 : 다기능 건조 공기 생성 유닛
42 : 냉각 제습부
43 : 저온 냉매관
44 : 제1독립 열교환핀
45 : 재열부
46 : 고온 냉매관
47 : 제2독립 열교환핀
50 : 브리지 열교환핀
60 : 제2송풍팬
65 : 제2온도 센서
70 : 수액기
80 : 냉매 팽창 유닛
90 : 온풍용 가열 히터
95 : 급기 댐퍼
97 : 배기 댐퍼

Claims (6)

  1. 식재료에 제습된 공기를 공급하는 건조 시스템으로써,
    다수의 건조대가 지면에 수직인 방향으로 이격될 수 있도록 내부 공간이 형성된 상자 형태의 구조물인 캐비닛;
    기체 상태의 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기;
    상기 압축기로 토출된 고온고압의 냉매와 외부 공기간 열교환에 의해 냉매를 액체 상태로 응축시키는 응축기;
    상기 응축기를 통과하는 공기의 유량을 조절하는 제1송풍팬; 및
    상기 응축기로부터 토출된 냉매와 실내 공기가 열교환되어 제습된 건조 공기를 생성하는 다기능 건조 공기 생성 유닛을 포함하며,
    상기 다기능 건조 공기 생성 유닛은,
    상기 응축기에서 액화된 고온 냉매에 의해 냉각된 공기를 가열하는 기능을 수행하는 재열부;
    상기 재열부를 통과한 냉매가 일시적으로 저장되는 수액기;
    상기 수액기에서 토출된 액체 상태의 냉매가 단열팽창되는 냉매 팽창 유닛;
    상기 냉매 팽창 유닛에서 단열팽창된 저온의 냉매와 실내 공기간 열교환에 의해 식재료에 공급되는 공기의 온도를 낮춤으로써 제습작용을 수행하는 냉각 제습부; 및
    상기 냉각 제습부와 상기 재열부를 순차적으로 통과한 건조 공기를 상기 캐비닛으로 송풍하는 제2송풍팬;을 포함하며,
    상기 냉매 팽창 유닛을 통과한 냉매가 상기 냉각 제습부를 통과하면서 실내 공기와 열교환되어 과열도가 상승한 후 상기 압축기로 회수되며,
    상기 재열부를 구성하는 고온 냉매관과, 상기 냉각 제습부를 구성하는 저온 냉매관은 브리지 열교환핀에 의해 서로 연결됨으로써 상기 고온 냉매관과 상기 저온 냉매관 간 전도에 의한 열전달이 이루어지도록 구성되며,
    상기 브리지 열교환핀들 사이에 배치되며 상기 고온 냉매관과 상기 저온 냉매관이 서로 연결되지 않도록 상기 저온 냉매관에 구비된 제1독립 열교환핀과 상기 고온 냉매관에 구비된 제2독립 열교환핀을 포함하며, 상기 브리지 열교환핀과 상기 제1독립 열교환핀 또는 상기 제2독립 열교환핀이 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 식재료 건조 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1송풍팬의 회전 속도는 핀온도 제어기에 의해 조절되며,
    상기 핀온도 제어기는 상기 고온 냉매관의 표면 부근 온도를 측정하는 제1온도 센서 및 상기 다기능 건조 공기 생성 유닛의 공기 유입구측 공기의 온도를 측정하는 제2온도 센서에 측정된 값을 기초로 상기 제1송풍팬의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 식재료 건조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다기능 건조 공기 생성 유닛을 통과하여 식재료에 공급되는 공기를 고온으로 재가열하는 온풍용 가열 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 식재료 건조 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 팽창 유닛은 모세관 또는 팽창밸브 중 어느 하나가 채용된 것을 특징으로 하는 식재료 건조 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다기능 건조 공기 생성 유닛을 구성하는 프레임의 천장에 설치된 급기 댐퍼; 및
    상기 캐비닛의 측벽에 구비된 배기 댐퍼를 포함하며,
    상기 급기 댐퍼와 상기 배기 댐퍼는 동일한 정도로 서로 연동하여 개폐가 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 식재료 건조 시스템.
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